JP2004357451A - 車両用交流発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却風の流れに配慮して整流器を効果的に冷却することができ、それにより高出力化を図ることができる車両用交流発電機を提供する。
【解決手段】固定子３と、固定子３に回転空隙を介して設けられた回転子４と、固定子３で得られた電力を整流するものであって機外から機内に導入される冷却風の通りに配置された整流器５とを有し、整流器５は、正極側整流素子２８が装着された放熱板２９と、負極側整流素子３０が装着された放熱板３１とを重合し、整流素子２８，３０間を電気的に接続したものであり、放熱板２９，３０のそれぞれの対応する整流素子２８，３０の周囲には、透過する複数の通風孔３７，３９が形成されており、放熱板２９は整流素子２８，３０の周囲を包囲するように整流素子２８の取付面２９ａよりも冷却風の導入側に突出した放熱フィン３５を有する。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用交流発電機に係り、特に空冷式整流器を備えた車両用交流発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の搭載設備の充実化に伴う電気的負荷の容量増大に起因して、車両用交流発電機の高出力化が要求されている。この要求に応えるためには、発熱部分、例えばダイオード等により構成される整流器等の冷却性能の向上が課題として伴う。従来から、こうした整流器の冷却性能向上に関する技術は数多く提案されており、例えば、ダイオードを備えたプラス冷却体及びマイナス冷却体間に絶縁体を間挿して整流器を構成し、外側に位置するプラス冷却体に、整流器内に冷却風を導入するための冷却風開口を複数設けたもの等がある（例えば特許文献１等参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特表２００１−５１１９９９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１の記載技術においては、発熱体の１つであるダイオードの冷却風の流れ方向上流側に、冷却風を遮るように回路基板等が近接している。このように、従来の車両用交流発電機においては、ダイオード等といった発熱体付近に円滑に冷却風を導く流路空間が確保されておらず、冷却風が発熱体の冷却に必ずしも有効に作用していないため、冷却性能の向上にも限界があった。
【０００５】
本発明の目的は、冷却風の流れに配慮して整流器等の発熱体を効果的に冷却することができ、それにより高出力化を図ることができる車両用交流発電機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、それぞれ正極側整流素子及び負極側整流素子を装着した２枚の放熱板を重合して、両放熱板の対応の整流素子の周囲に冷却風を透過する複数の通風孔を形成し、冷却風の導入側に配置された放熱部材に、対応する整流素子の周囲を包囲するように、整流素子の取付面よりも冷却風の導入側に突出した部分を設ける。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の車両用交流発電機の一実施の形態を図面を用いて説明する。
本実施の形態の車両用交流発電機は、いわゆるルンデル型の車両用交流発電機で、ロータコイルに励磁電流を受けながら、車両（自動車）の内燃機関であるエンジンから伝達された回転駆動力によってロータを回転させ、これによりステータコイルに発生した交流電力を整流器で整流し、車両に搭載された電気機器の駆動用電力及び蓄電用電力として直流電力を得るものである。また、本実施の形態の車両用交流発電機は、発熱体、例えば整流器や固定子等を冷却風を機内循環させて冷却するようになっている。
【０００８】
図１は本発明の車両用交流発電機の一実施の形態の全体構造を表す断面図である。なお、以下において、この図１中の左右方向に対応する方向を「軸方向」、図１中の左・右に対応する位置関係を「前・後」又は「一方・他方」と適宜記載する。
【０００９】
図１において、本実施の形態の車両用交流発電機１は、基本的な構成要素として、発電機本体を成すハウジング２と、このハウジング２の内周部に固定したステータ（固定子）３と、このステータ３の内側に回転空隙を介して設けたロータ（回転子）４と、ステータ３で得られた交流電力を直流電力に整流するものであって、機外から機内に導入される冷却風の通りに配置された整流器５とを備えている。
【００１０】
上記ハウジング２は、フロントブラケット２ａと、このフロントブラケット２ａの後方に対向するリアブラケット２ｂとで構成されている。これらフロントブラケット２ａ及びリアブラケット２ｂは環状形状を成し、上記ステータ３のステータコア６を挟持した状態で図示しないボルト等によって締結してある。
【００１１】
フロントブラケット２ａ及びリアブラケット２ｂには、それぞれ内周側ほぼ中心部に軸受７ａ，７ｂが嵌合させてあり、これら軸受７ａ，７ｂによって、上記ロータ４のシャフト（回転軸）８が回転自在に支持されている。また、リアブラケット２ｂ後部の軸方向端面には、整流器５等を保護するカバー（リアカバー）９がボルト（図示せず）等によって締結されている。
【００１２】
フロントブラケット２ａの前側端面には、軸受７ａの嵌合部の外側を包囲するように冷却風の吸気口１０が設けてあり、更に、フロントブラケット２ａの周縁部（外周部）には、この吸気口１０の外側に位置するように排気口１１が設けてある。一方、リアブラケット２ｂの後側端面には、軸受７ｂの嵌合部の外側を包囲するように通風孔１２が設けてあり、更に、リアブラケット２ｂの周縁部（外周部）には、この通風孔１２の外側に位置するように切欠部が設けられており、この切欠部を排気口１３，１４としている。また、カバー９の後側端面には、複数の吸気口１５が設けてある。
【００１３】
上記ステータ３は、上記ステータコア６と、このステータコア６のスロット（図示せず）に巻装したステータコイル１６とで構成されており、ステータコアの前後に位置するステータコイル１６の端末１６ａ，１６ｂは、上記ロータ４の外周面に間隙を介して対向している。
【００１４】
上記ロータ４は、シャフト８と、このシャフト８の外周部に放射状に設けた複数のロータコア（爪磁極）１７と、これらロータコア１７の爪部の内側に巻線したロータコイル１８とで構成されている。また、ロータ４の前後の両端面には、車両用交流発電機１内を循環する冷却風の流れを生じさせる冷却ファン１９ａ，１９ｂがそれぞれ固定されている。
【００１５】
上記シャフト８の一端側は、軸受７ａを介してフロントブラケット２ａの外部に突出しており、その先端にプーリ２０がナット２１により締結されている。特に図示していないが、プーリ２０には、車両に搭載したエンジンの出力軸に設けたプーリとの間に駆動伝達手段としてのベルトが掛け回される。一方、シャフト８の他端側は、軸受７ｂを介しカバー９内に突出しており、その先端部には、導電性の環状部材からなるスリップリング２２ａ，２２ｂが設けてある。
【００１６】
スリップリング２２ａ，２２ｂには、前述したロータコイル１８の両端末１８ａ，１８ｂが、端子筒２４に固定された接続端子２３，２３を介してそれぞれ接続するとともに、ブラシ２５ａ，２５ｂがそれぞれ接触している。ブラシ２５ａ，２５ｂは、カバー９内に設けたブラシホルダ２６によって保持されている。ブラシホルダ２６内にはバネ２７，２７が内装してあり、これらバネ２７，２７は、ブラシ２５ａ，２５ｂを、回転するスリップリング２２ａ，２２ｂに摺動接触するように押圧している。これにより、バッテリ（図示せず）からのバッテリ電流が、ブラシ２５ａ，２５ｂ、スリップリング２２ａ，２２ｂ、接続端子２３を介し、励磁電力としてロータコイル１８に供給される。
【００１７】
リアブラケット２ｂの後方側には、上記スリップリング２２ａ，２２ｂやブラシ２５ａ，２５ｂ等とともに、整流器５や図示しないＩＣレギュレータ（電圧調整器）等が設けられ、カバー９により保護されている。整流器５は、ステータコイル１６の出力である３相交流を全波整流して直流の出力を得るものである。また、ＩＣレギュレータは、車両からの要求電力に応じて、ブラシ２５ａ，２５ｂを介してロータコイル１８に流れる励磁電力を制御し、これによりステータコイル１６から出力される３相交流を調整するものである。
【００１８】
図２は図１中の右側から見た車両用交流発電機１の後部平面図、図３は整流器５近傍の詳細構造を表す図２中のＣ−Ｃ断面による断面図、図４は図２中のＤ−Ｄ断面による断面図、図５は整流器５の近傍の斜視図、図６はその分解図である。なお、図２においては、整流器５の内部構造を詳細に図示するため、カバー９を取り外した状態を図示してある。
【００１９】
図２〜図６に示すように、整流器５は、複数の正極側整流素子２８（以下、適宜「整流素子２８」と記載）と、これら正極側整流素子２８を装着した放熱部材である正極側放熱板２９（以下、適宜「放熱板２９」と記載）と、複数の負極側整流素子３０（以下、適宜「整流素子３０」と記載）と、これら負極側整流素子３０を装着した放熱部材である負極側放熱板３１（以下、適宜「放熱板３１」と記載）と、整流素子２８，３０を電気的に接続する接続部材であり両放熱板２９，３１の間に設けられたリード配線板３２とを備えている。本実施の形態においては、負極側放熱板３１が、車両用交流発電機１のハウジング２（厳密にはリアブラケット２ｂ，図３参照）の軸方向端面にボルト（図示せず）等によって締結して取り付けられている。すなわち、負極側放熱板３１がハウジング側放熱板を構成し、この負極側放熱板３１に対し冷却風導入側に（吸気口１５側に）間隙を介して積層した正極側放熱板２９が吸気側放熱板を構成する。
【００２０】
両放熱板２９，３１は、例えばアルミや銅等といった導電性の金属によって成型されており、リード配線板３２を介し互いに所定の間隙をもって軸方向（図３〜図６中においては上下方向）に積層され、図５及び図６に示すように、絶縁ブッシュ３３及びネジ３４を介して互いに締結されている。
【００２１】
また、例えば図６に示すように、正極側放熱板２９は、吸気口１５（図１参照）からの軸方向の冷却風の流れ方向に沿うよう、整流素子２８の取付面２９ａから軸方向両側に突設した部分を複数設け、これら突出部を放熱フィン３５としている。これら放熱フィン３５は、取付面２９ａに対し特に冷却風導入側に大きく突出して設けられており、その冷却風導入側への突出高さは、対応する整流素子２８の取付部、すなわち取付面２９ａの厚みの倍以上である。また、放熱フィン３５は、例えばガイカストやプレスにより取付面２９ａと一体成型されている。また、放熱フィン３５は、径方向に放射状（或いは蜘蛛の巣状）に均等配置されており、隣接するもの同士が互いに連結され、整流素子２８の取付面２９ａを複数の領域に区画し、整流素子２８，３０の周囲を包囲している。
【００２２】
取付面２９ａには、放熱フィン３５により画定された各領域において、整流素子２８を取り付けるための複数の整流素子取付穴３６が貫通して設けられている。各整流素子２８は、リード線２８ａを放熱板３１側に向けた状態で、整流素子取付穴３６に圧入されており、その底面２８ｂが冷却風中に露出するようになっている。これにより、各整流素子２８の底面２８ｂには、吸気口１５からの冷却風が直接接触するようになっている。
【００２３】
また、放熱板２９には、整流素子２８の取付面２９ａに対し、複数の吸気側通風孔３７（以下、適宜「通風孔３７」と記載する）が設けてある。これら通風孔３７は、放熱フィン３５に沿って冷却風の流れ方向に取付面２９ａを貫通しており、各放熱フィン３５は、それに沿って設けられた通風孔３７の側壁（内壁面）の一部又は全周を構成している。また、これら通風孔３７は、取付面２９ａにおける放熱フィン３５により画定された各領域において、整流素子取付穴３６を取り囲むように配置されており、各整流素子２８の周囲は、複数の通風孔３７に包囲されている。
【００２４】
また、カバー９に近い放熱板２９には、先端がカバー９外に突出した整流器５の出力端子３８が圧入されている。特に図示していないが、この出力端子３８には、整流器５によって整流された直流の出力を外部、すなわち車両側（電気機器やバッテリ等）に供給するために、車両側の配線端子（図示せず）が電気的に接続される。
【００２５】
一方、放熱板３１には、対面する放熱板２９の通風孔３７又は取付面２９ａに取付けた整流素子取付穴３６（言い換えれば整流素子２８）に、それぞれ軸方向に位置を対応させた複数のハウジング側通風孔３９（以下、適宜「通風孔３９」と記載する）が設けてある。また、放熱板３１には、これら通風孔３９に加え、これら通風孔３９に包囲されるように、かつ対向する放熱板２９の所定の通風孔３７に対応するように、複数の整流素子取付穴４０が貫通して設けてある。このように、本実施形態においては、整流器５の重合方向一方側（冷却風導入側）から放熱板２９，３１によって隔てられた他方側（リアブラケット２ｂ側）を見通すことができ、又は透視することができ、或いは冷却風をほぼ直線的に流通させることができるように、通風孔３７，３９をそれぞれ放熱板２９，３１に貫通させ形成している。
【００２６】
すなわち、各通風孔３９は、対向する放熱板２９の整流素子取付穴３６（言い換えれば整流素子２８）に対し軸方向（吸気口１５からの冷却風の流れ方向）に位置が対応したものと、各通風孔３７に対し軸方向に位置が対応したものとに大別される。後者に分類される通風孔３９においては、整流素子３０の周囲を包囲し、対向する通風孔３７を通過した冷却風の主流が直線的に通過する（透過する）ようになっている。各整流素子３０は、図４に示すように、リード線３０ａを放熱板２９側に向けた状態で整流素子取付穴４０に圧入されており、その底面３０ｂが冷却風中に露出している。これにより、各整流素子３０の底面３０ｂには、放熱板３１及びリアブラケット２ａの間隙を通過する冷却風が直接的に接触する。
【００２７】
また、放熱板３１の軸方向両面には、冷却風流通方向（本例ではほぼ垂直、つまり軸方向）に延びる複数の冷却ピン４１が設けられている。これら冷却ピン４１は、ダイカスト成型により放熱板３１と一体成型されている。また、放熱板３１の周縁部（外周部）には、冷却風導入側と反対側（つまりリアブラケット２ｂ側）に延びる突出する部分が設けられており、この突出分は補助放熱部材である補助放熱板４２を構成している。この補助放熱板４２は、周縁部に沿って周方向に複数に分割されており、図３に示すように、上述したリアブラケット２ｂの排気口１３に挿入配置され、排気流路に臨んでいる。
【００２８】
図５及び図６に示すように、各補助放熱板４２には、冷却風を排出する（排出される冷却風をガイドする）通風孔（通風排出孔）４２ａが複数（本例では４つ）づつ設けられている。各通風排出孔４２ａは、径方向に対し所定の角度で周方向に傾斜している。また、リアブラケット２ｂの外周部は、放熱板３１に対し間隙を介して対向しており、図３及び図４に示すように、その外周部には、リアブラケット２ｂ及び放熱板３１との間隙に対し径方向外側から冷却風を導入するためのガイド部４３が備えられている。
【００２９】
上記リード配線板３２には、例えば図６に示すように、配線用端子４４ａ〜４４ｃが設けてある。これら配線用端子４４ａ〜４４ｃは、電気抵抗が少ない伝熱性の銅等で形成されている。このうち、配線用端子４４ａには、図１に示したように、ステータコイル１６の端末１６ｃが接続しており、ステータコイル１６に発生した交流電力が、リード配線板３２に取り込まれるようになっている。また、配線用端子４４ｂ，４４ｃは、例えば図４に示すように、それぞれ放熱板２９，３１に対しほぼ垂直に（つまり軸方向に）延びるリード線２８ａ，３０ａに接続しており、リード線２８ａ，３０ａとの接続部が、それぞれ対向する放熱板２９，３１の通風孔３７，３９に挿入され、通風孔３７，３９に臨み貫通している。ステータコイル１６から配線用端子４４ａを介し取り込まれた交流電力は、配線用端子４４ｂ，４４ｃを介し整流素子２８，３０に導かれ、直流の出力に変換された上で上記出力端子３８を介して外部出力される。
【００３０】
なお、放熱板２９，３１は、所定の板厚を有する熱伝導率の良いアルミニウム板や銅板等の金属をダイカストやプレス等といった成型法で成型することにより、以上説明したような外形形状（図６参照）に同時成型される。但し、通風孔３７，３９や整流素子取付穴３６，４０等については、同時成型でなく、別途プレスや切削等の加工手法で形成することもある。
【００３１】
次に、上記構成の本実施の形態の車両用交流発電機の動作を説明する。
本実施の形態の車両用交流発電機１は、ブラシ２５ａ，２５ｂ、スリップリング２２ａ，２２ｂを介しロータコイル１８に励磁電流を受けると各ロータコア１７が励磁され、この状態でプーリ２０を介して車両のエンジン（図示せず）からの回転駆動力がシャフト８に伝達されてロータ（回転子）６が回転すると、ステータ（固定子）３のステータコイル１６に交流電力を発生させる。このステータコイル１６に発生した交流電力は、整流器５における正極側整流素子２８及び負極側整流素子３０で整流され、出力端子３８を介して車両に搭載された電気機器の駆動用及び蓄電用の直流電力として出力される。
【００３２】
このとき、ロータ４とともにロータコア１７の端面に取り付けた冷却ファン１９ａ，１９ｂが回転することによって機外の空気が引き込まれ、図１に破線で一部示したように、フロントブラケット２ａに設けた吸気口１０、カバー９に設けた吸気口１５、及びリアブラケット２ｂ及び放熱板２９の間隙から車両用交流発電機１の機内に冷却風が流入する。そのうち、吸気口１０を介し前側から流入した冷却風は、ロータコイル１８やステータコイル端末１６ａを冷却し排気口１１，１３，１４のいずれかから排気される。一方、図３及び図４に破線で示したように、後側から流入した冷却風は、整流器５やＩＣレギュレータ（図示せず）を冷却した後、通風孔１２を介してリアブラケット２ｂ内に侵入し、更にステータコイル端末１６ｂを冷却して、排気口１３又は１４から排気される。
【００３３】
ここで、車両用交流発電機１に後側からの冷却風は、主にカバー９に設けた吸気口１５から軸線方向に流入するものと、リアブラケット２ｂ及び放熱板２９の間隙を介し径方向外側から流入するものとに分類される。
【００３４】
吸気口１５を介し軸線方向に流入してくる冷却風は、まず放熱フィン３５に沿って軸方向に導かれる。この流れの一部は、図４に示したように、整流素子２８の底面２８ｂに触れ整流素子２８を直接冷却しつつ、整流器取付面２９ａに沿って径方向に流れる。そして、通風孔３７を通過する際、整流素子３０のリード線３０ａ及びその配線用端子４４ｃを冷却し、更に直線的に通風孔３９に流入し、整流素子２８のリード線２８ａ及びその配線用端子４４ｂを冷却した後、通風孔１２を介してリアブラケット２ｂ内に侵入する。
【００３５】
また、吸気口１５からの流れの他の一部は、図３及び図４に示すように、通風孔３７，３９を直線的に通過したり、通風孔３７を通過して整流素子３０のリード線３０ａ及びその配線用端子４４ｃを冷却し、その後、通風孔３９を通過したりする。そして、リアブラケット２ｂ及び放熱板３１の間隙に流入し、整流素子３０の底面３０ｂに直接接触して整流素子３０を冷却した後、通風孔１２を介してリアブラケット２ｂに侵入する。
【００３６】
また、吸気口１５からの流れの更に他の一部は、リアブラケット２ｂに侵入するまでの間に、放熱板３１の冷却ピン４１に接触し、放熱板３１を冷却する。
【００３７】
一方、リアブラケット２ｂ及び放熱板２９の間隙を介し径方向外側から流入してくる冷却風の一部は、図３に示すように、放熱板２９，３１の間隙に直線的に侵入し、吸気口１５からの冷却風と合流して、整流素子２８，３０を適宜冷却してリアブラケット２ｂ内に侵入する。
【００３８】
また、リアブラケット２ｂ及び放熱板２９の間隙から流入した冷却風の他の一部は、図４に示すように、リアブラケット２ｂに設けたガイド部４３に導かれて放熱板３１及びリアブラケット２ｂの間隙に侵入し、吸気口１５からの冷却風と合流し、整流素子３０を冷却してリアブラケット２ｂ内に侵入する。
【００３９】
そして、これら吸気口１５や、リアブラケット２ｂ及び正極側放熱板２９の間隙から流入し、リアブラケット２ｂ内に侵入した各冷却風の流れは、ステータコイル１６の端末１６ｂを冷却し、排気口１３又は排気口１４を介しリアブラケット２ｂから排気される。このとき、排気口１３を通り抜ける冷却風の一部は、放熱板３１に設けた補助放熱板４２の各通風排出孔４２ａを通過することで、補助放熱板４２を冷却する。
【００４０】
本実施の形態により得られる作用効果を以下に順次説明する。
（１）通風孔３７，３９の配置による作用効果
本実施の形態において、放熱板２９，３１に設けた各通風孔３７，３９は、軸方向に対応し冷却風が透過する位置関係にあるため、冷却風の流路抵抗を低減し冷却風の流れを円滑化することができる。また、整流素子２８，３０は、周囲をそれぞれ複数の通風孔３７，３９により包囲され、なおかつそれ自体も対向する通風孔３７，３９に臨んでいる。これにより、代表的な発熱体である整流素子２８，３０等に対し直線的に冷却風を導くことができ、整流素子２８，３０等に効果的かつ直接的に冷却風を接触させることができるので、冷却効果を飛躍的に向上させることができる。
【００４１】
（２）放熱フィン３５の形状による作用効果
整流素子２８は、複数の通風孔３７に包囲されており、更にそれら通風孔３７は放熱フィン３５に包囲されている。これにより、整流素子２８は、周囲をスムーズに流れる冷却風による直接的な冷却作用に加え、近接する放熱フィン３５を介して効率的に放熱することにより、極めて良好な冷却効果を得ることができる。
【００４２】
また、放熱フィン３５は、整流器取付面２９ａの厚みに対し、十分な高さ寸法（倍以上）が確保されているため、十分な比表面積を確保している。しかも放熱フィン３５に沿って多数の通風孔３７が設けてあり、放熱フィン３５に沿って冷却風が円滑に流れるため、比表面積の大きさとあいまって放熱性が飛躍的に向上する。また、軸方向（冷却風の流れ方向）に十分な高さを有することにより、放熱フィン３５による冷却風のガイド性も得られ、冷却風の流れを一層円滑化される。したがって、これら放熱フィン３５に近接する整流素子２８を効率的に冷却することができる。
特に、本実施の形態においては、冷却風導入側の放熱板２９を正極としたことにより、負極側に比べて発熱量の多い正極側整流素子２８をより積極的に冷却することができ、全体の放熱状態をバランスさせ、整流器５を一様に冷却することができる。
【００４３】
更に、隣り合う放熱フィン３５同士が連結し、内周側から外周側に向けて放射状に拡がる形状としたことによりリブ効果が得られ、放熱板２９の機械的な強度向上にも寄与する。また、このように放熱フィン３５を放射状に形成し、放熱板２９全体に均等に配置したことにより、放熱板２９自体の放熱状態を均一化し、場所による温度格差を軽減することができる。また、放熱フィン３５を均等に配置したことにより、これら放熱フィン３５間に配置した通風孔３７の配置バランスを均一なものとすることができ、これにより放熱板３１に対して均一に冷却風を供給することができ、放熱板３１の温度格差の軽減にも寄与する。
【００４４】
また、これら放熱フィン３５をダイカスト成型等で放熱板２９に一体成型することにより、生産性を向上させることができ、それだけ車両用交流発電機１を安価に提供することもできる。
【００４５】
（３）リード線２８ａ，３０ａの配置による作用効果
リード配線板３２の配線用端子４４ｂ，４４ｃは、それぞれ接続するリード線２８ａ，３０ａとともに冷却風の流れに平行するよう通風孔３７，３９に挿通されている。特に、配線用端子４４ｂ，４４ｃは、熱伝導率が大きい銅で形成してあるため、このように配線用端子４４ｂ，４４ｃに直接冷却風が触れるようにしたことにより、整流素子２８，３０の発熱は、リード線２８ａ，３０ａを介し配線用端子４４ｂ，４４ｃへと伝熱えられ、整流素子２８，３０の熱を効率良く奪うことができる。つまり、配線用端子４４ｂ，４４ｃとリード線２８ａ，３０ａとを上記の如く配置することにより、これらに言わば冷却ピンの役割を果たさせることができる。
【００４６】
（４）ガイド部４３の設置による作用効果
ガイド部４３を介し、放熱板３１とリアブラケット２ｂとの間隙に冷却風を導く構成としたことにより、整流素子３０の底面３０ｂを冷却する冷却風流量を増大させることができる。放熱板３１は、放熱板２９に対し冷却風の入口（吸気口１５）から遠いため、放熱性能を確保する上で不利であるが、径方向外側から直接冷却風を導入し、その一部をガイド部４３によって、狭隘な放熱板３１とリアブラケット２ｂとの間隙に導くことにより、冷却風の流れ方向下流側に位置する整流素子３０の冷却性能を十分に確保することができる。
【００４７】
（５）冷却ピン４１の設置による作用効果
図３及び図４に示したように、放熱板２９，３１の間隙、及び放熱板３１からリアブラケット２ｂの通風孔１２までの間は、各経路を流れる冷却風が分岐・合流するため流れが比較的入り組む場所であるが、当該部分の冷却風の流れに臨むように、放熱板３１の両面に無指向性の冷却ピン４１を設けたことにより、冷却風の流通状態を隈なくするとともに、放熱板２９，３１、及びリアブラケット２ｂと冷却風との接触時間を十分に確保することができる。加えて、冷却ピン４１自体の放熱効果も作用し、冷却効率（放熱性能）を大幅に向上させることができる。
【００４８】
また、これら冷却ピン４１をダイカスト成型等で放熱板３１に一体成型することにより、狭隘なスペースにこれら細かな冷却ピン４１を確実に配置することができるので、デッドスペースとなる放熱板２９，３１の間隙、及び放熱板３１とリアブラケット２ｂとの間隙を有効利用することができる。また、冷却ピン４１をダイカスト成型することにより、生産性を向上させることができ、それだけ車両用交流発電機１を安価に提供することもできる。
【００４９】
（６）補助放熱板４２の設置による作用効果
前述したように、放熱板３１は放熱板２９に対して吸気口１５から遠いため、放熱板３１は、放熱性能の観点において放熱板２９よりも不利である。それに対し、本実施の形態においては、吸気口１５から遠い放熱板３１の外周部に、リアブラケット２ｂ側へ延びる補助放熱板４２を設け、これらを冷却ファン１９ｂによりリアブラケット２ｂから吐出される最も流速の速い冷却風の流れに臨ませる。これにより、放熱板３１の放熱を補助し促進させることができるので、放熱板３１の冷却効率（放熱性能）を大幅に向上させ、放熱板２９との放熱性能の差を是正させることができる。つまり、吸気口１５から遠さからくる放熱板３１の位置的な放熱性能のデメリットを克服することができ、整流素子３０を整流素子２８と同等に冷却することができる。
【００５０】
なお、排気口１３は、図３に示したように、補助放熱板４２と間隙を介するように形成されており、補助放熱板４２がリアブラケット２ｂに直接接触しないようになっているため、ステータコイル１６から受ける熱的影響による冷却性能の低下はほとんどない。
【００５１】
また、図５及び図６に示したように、補助放熱板４２の通風排出孔４２ａは、径方向に対して一様に傾斜しているので、通風排出孔４２ａを通過するに際し冷却風が渦巻状に整流されるため、排気口１３からの冷却風の排気を円滑化することができ、ひいてはファン騒音を軽減することができる。
【００５２】
以上のように、本実施の形態によれば、整流器５、特に整流素子２８，３０を始めとした、ステータコイル３５、ロータコイル３２、ＩＣレギュレータ等といった発熱体や、整流素子２８，３０等の放熱を促進する放熱板２９，３１に対し、効率的かつ均一に冷却風を接触させることにより、発熱体の冷却性能を飛躍的に向上させることができる。これにより、車両用交流発電機を高出力化するとともに小型化することができる。
【００５３】
なお、以上においては、吸気口１５から近い放熱板に正極側整流素子２８を設けたが、これに限られず、吸気口１５から近い放熱板に負極側整流素子３０を設けて負極側放熱板としても構わない。この場合も同様の効果が得られる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、整流器等の発熱体やその放熱板に対し、効果的に冷却風を導くことができるので、冷却性能を飛躍的に向上させることができ、車両用交流発電機の更なる高出力化及び小型化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両用交流発電機の一実施の形態の全体構造を表す断面図である。
【図２】図１中の右側から見た車両用交流発電機の後方側平面図である。
【図３】図２中のＣ−Ｃ断面による断面図である。
【図４】図２中のＤ−Ｄ断面による断面図である。
【図５】整流器近傍の斜視図である。
【図６】整流器近傍の分解図である。
【符号の説明】
１ 車両用交流発電機
２ ハウジング
３ 固定子（ステータ）
４ 回転子（ロータ）
１３ 排気口（切欠部）
１５ 吸気口
２８ 正極側整流素子（整流素子）
２８ａ リード線（接続部分）
２８ｂ 底面
２９ 正極側放熱板（放熱部材、吸気側放熱板）
２９ａ 取付面
３０ 負極側整流素子（整流素子）
３０ａ リード線（接続部分）
３１ 負極側放熱板（放熱部材、ハウジング側放熱板）
３２ リード配線板（接続部材）
３５ 放熱フィン（突出した部分）
３６ 整流素子取付穴
３７ 吸気側通風孔（通風孔）
３９ ハウジング側通風孔（通風孔）
４１ 冷却ピン
４２ 補助放熱板（補助放熱部材）
４２ａ 通風排出孔（通風孔）
４４ａ〜ｃ 配線用端子（接続部分）
４３ ガイド部

Claims (29)

1. 固定子と、該固定子に回転空隙を介して設けられた回転子と、前記固定子で得られた電力を整流するものであって機外から機内に導入される冷却風の通りに配置された整流器とを有し、
   前記整流器は、正極側整流素子が装着された放熱部材と、負極側整流素子が装着された放熱部材とを重合し、前記整流素子間を電気的に接続したものであり、
   前記放熱部材のそれぞれの対応する前記整流素子の周囲には、透過する複数の通風孔が形成されており、
   前記放熱部材のうち、前記冷却風の導入側に配置された放熱部材は、対応する前記整流素子の周囲を包囲するように、対応する前記整流素子の取付面よりも前記冷却風の導入側に突出した部分を有することを特徴とする車両用交流発電機。
2. 請求項１記載の車両用交流発電機において、前記複数の通風孔は、前記整流器の重合方向一方側から、隔てられた他方側を見通せるように貫通したもの、又は透視できるように形成されたもの、或いは前記冷却風をほぼ直線的に流通せしめるように形成されたものであることを特徴とする車両用交流発電機。
3. 請求項１記載の車両用交流発電機において、前記突出部分は壁であって、その高さは、対応する前記整流素子の取付部の厚みの倍以上であることを特徴とする車両用交流発電機。
4. 請求項１記載の車両用交流発電機において、前記冷却風の導入側に配置された放熱部材は、前記正極側整流素子が装着された放熱部材であることを特徴とする車両用交流発電機。
5. 請求項１記載の車両用交流発電機において、前記放熱部材のうち、前記冷却風の導入側とは反対側に配置された放熱部材は、前記負極側整流素子が装着された放熱部材であることを特徴とする車両用交流発電機。
6. 請求項１記載の車両用交流発電機において、前記放熱部材間に、前記整流素子間を電気的に接続する接続部材が配置されていることを特徴とする車両用交流発電機。
7. 請求項６記載の車両用交流発電機において、前記正極側整流素子と前記接続部材との接続部分は、前記負極側整流素子が装着された前記放熱部材の前記通風孔に挿入されていることを特徴とする車両用交流発電機。
8. 請求項６記載の車両用交流発電機において、前記負極側整流素子と前記接続部材との接続部分は、前記正極側整流素子が装着された前記放熱部材の前記通風孔に挿入されていることを特徴とする車両用交流発電機。
9. 請求項１記載の車両用交流発電機において、前記放熱部材のうち、前記冷却風の導入側とは反対側に配置された放熱部材は、前記冷却風の導入側とは反対側に突出する部分を有することを特徴とする車両用交流発電機。
10. 請求項９記載の車両用交流発電機において、前記突出部分は、前記冷却風の導入側とは反対側に延びる補助放熱部材であり、前記冷却風の導入側とは反対側に配置された前記放熱部材の周縁部に設けられていることを特徴とする車両用交流発電機。
11. 請求項１０記載の車両用交流発電機において、前記補助放熱部材は、前記周縁部に沿って複数に分割され、前記周縁部に設けられていることを特徴とする車両用交流発電機。
12. 請求項１０記載の車両用交流発電機において、前記補助放熱板は、前記固定子を保持するハウジングに設けられた切欠部に挿入されていることを特徴とする車両用交流発電機。
13. 請求項１０記載の車両用交流圧電気において、前記補助放熱板は通風孔を有することを特徴とする車両用交流発電機。
14. 請求項１記載の車両用交流発電機において、前記放熱部材のうち、前記冷却風の導入側とは反対側に配置された放熱部材は、前記冷却風の流通方向両方に延びた複数の冷却ピンを有することを特徴とする車両用交流発電機。
15. 請求項１４記載の車両用交流発電機において、前記複数の冷却ピンは、前記冷却風の導入側とは反対側に配置された前記放熱部材と一体に形成されていることを特徴とする車両用交流発電機。
16. 回転子を回転させて発電する車両用交流発電機において、
    前記回転子を内部に設けたハウジングと、
    このハウジングの軸方向端面に取り付けたハウジング側放熱板と、
    このハウジング側放熱板に対し、冷却風導入側に積層した吸気側放熱板と、
    前記吸気側放熱板及びハウジング側放熱板にそれぞれ取付けた複数の整流素子と、
    これら整流素子のリード線と接続する複数の配線用端子を有し、前記ハウジング側放熱板及び吸気側放熱板の間に設けたリード配線板と、
    前記整流素子の周囲を包囲するように、前記吸気側放熱板の整流素子の取付面に対し冷却風導入側に突出して設けた放熱フィンと、
    前記吸気側放熱板及びハウジング側放熱板における前記整流素子の周囲に、冷却風を透過するように設けた複数の通風孔と
    を備えたことを特徴とする車両用交流発電機。
17. 請求項１６記載の車両用交流発電機において、前記放熱フィンは前記取付面と一体成型され、前記通風孔の内壁の一部を構成しており、その突出高さは、前記取付面の厚みの倍以上であることを特徴とする車両用交流発電機。
18. 請求項１６記載の車両用交流発電機において、前記吸気側放熱板に取付けられた前記整流素子は、正極側整流素子であることを特徴とする車両用交流発電機。
19. 請求項１６記載の車両用交流発電機において、前記吸気側放熱板に取り付けた整流素子のリード線と前記リード配線板の配線用端子との接続部は、前記ハウジング側放熱板に設けた前記通風孔に臨み貫通していることを特徴とする車両用交流発電機。
20. 請求項１６記載の車両用交流発電機において、前記取付面には整流素子取付穴が貫通して設けられており、この整流素子取付穴に圧入された前記整流素子の底面は、冷却風中に露出していることを特徴とする車両用交流発電機。
21. 請求項１６記載の車両用交流発電機において、前記ハウジング側放熱板の外周部に設けた前記ハウジング側に延びる補助放熱板を備えたことを特徴とする車両用交流発電機。
22. 請求項２１記載の車両用交流発電機において、前記補助放熱板は、周方向に分割されており、前記ハウジングに切り欠いて設けた冷却風の排気口に挿入配置されていることを特徴とする車両用交流発電機。
23. 請求項２１記載の車両用交流発電機において、前記補助放熱板は、冷却風を排出する通風排出孔を有していることを特徴とする車両用交流発電機。
24. 請求項２３記載の車両用交流発電機において、前記通風排出孔は、径方向に対し周方向に傾斜していることを特徴とする車両用交流発電機。
25. 請求項１６記載の車両用交流発電機において、前記ハウジング側放熱板に取り付けた整流素子のリード線と前記リード配線板の配線用端子との接続部は、前記吸気側放熱板に設けた前記通風孔に臨み貫通していることを特徴とする車両用交流発電機。
26. 請求項１６記載の車両用交流発電機において、前記ハウジング側放熱板には、軸方向に延びる複数の冷却ピンが設けてあることを特徴とする車両用交流発電機。
27. 請求項２６記載の車両用交流発電機において、前記冷却ピンは、前記ハウジング側放熱板と一体成型されていることを特徴とする車両用交流発電機。
28. 請求項１６記載の車両用交流発電機において、前記ハウジング側放熱板及び前記ハウジングとの間隙に対し、径方向外側から冷却風を導入するためのガイド部を備えていることを特徴とする車両用交流発電機。
29. 回転子を回転させて発電する車両用交流発電機において、
    ハウジングに設けた互いに対向する２枚の放熱板に対し、冷却風の流れに平行するよう軸方向に位置を対応させた通風孔を複数設け、これら通風孔に包囲されるよう、前記２枚の放熱板に整流素子を取り付けたこと、
    冷却風の吸気口に近い方の放熱板には、前記通風孔を複数包囲するように、冷却風導入側に放熱フィンを突出して設けたこと
    を特徴とする車両用交流発電機。

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